Линия хромирования заменила свинцовый погружной нагреватель после десяти лет эксплуатации. Свинцовый нагреватель работал нормально, но его становилось все труднее обслуживать-поверхность свинца подверглась эрозии, нагревательные элементы были обнажены в нескольких местах, а запасной свинцовый вкладыш становился дорогим и труднодоступным. Команда технического обслуживания перешла на погружной нагреватель из ПТФЭ. Он прослужил шесть лет и требовал менее частой чистки. При выборе переключателя речь шла не только о сроке службы-, но и о безопасности, обслуживании и соблюдении нормативных требований.
Свинец десятилетиями использовался в качестве материала погружного нагревателя при хромировании. Он устойчив к хромовой кислоте, достаточно хорошо проводит тепло, и его можно отливать или придавать ему сложные формы. Но у свинца есть существенные недостатки: он токсичен, разлагается в областях с высокими скоростями, загрязняет гальваническую ванну, и его использование все чаще регулируется. ПТФЭ позволяет избежать всех этих проблем, обеспечивая при этом сопоставимый или лучший срок службы.
Почему свинец использовался при хромировании
Хромовая кислота является сильным окислителем. Большинство металлов в нем быстро корродируют. Свинец — один из немногих металлов, устойчивых к хромовой кислоте, поскольку на его поверхности образуется защитная пленка хромата свинца. Эта пленка стабильна при концентрациях и температурах, используемых при декоративном и твердом хромировании.
Свинец также обладает хорошей теплопроводностью-приблизительно 35 Вт/м·К-, что позволяет ему работать при более высокой плотности мощности, чем у ПТФЭ. Свинцовый нагреватель может быть более компактным и менее дорогим, чем тефлоновый нагреватель той же мощности.
| Свойство | Вести | ПТФЭ | Преимущество |
|---|---|---|---|
| Теплопроводность | 35 W/m·K | 0.25 W/m·K | Вести |
| Максимальная плотность ватт в хромовой кислоте | 3–5 Вт/см² | 1,0–1,5 Вт/см² | Вести |
| Устойчивость к хромовой кислоте | Хорошо (пассивный фильм) | Отличный | ПТФЭ |
| Токсичность | Высокий | Никто | ПТФЭ |
| Устойчивость к эрозии | Бедный | Хороший | ПТФЭ |
| Загрязнение ванны | Ионы свинца | Никто | ПТФЭ |
| Нормативный статус | Ограниченный | Неограниченный | ПТФЭ |
Сравнение свойств погружных нагревателей из свинца и ПТФЭ с хромированием
Проблема с эрозией свинца
Свинец — мягкий металл. В зонах с высокой скоростью потока-возле выпускных отверстий насоса, барботажных труб или движения заготовки-поверхность свинца разрушается. Эрозия обнажает внутренний нагревательный элемент, который затем быстро корродирует в ванне с хромовой кислотой. Свинцовый нагреватель, который выглядит неповрежденным в зонах с низким-потоком, может иметь глубокие каналы эрозии в зонах с высоким-потоком.
Эродированные частицы свинца загрязняют гальваническую ванну. Ионы свинца в хромовой ванне могут осаждатьс-совместно с хромом, влияя на свойства покрытия. При декоративном хромировании загрязнение свинцом может привести к появлению темных полос или плохой адгезии. При твердом хромировании это может повлиять на твердость и износостойкость.
ПТФЭ не разрушается в потоке хромовой кислоты. Оболочка остается гладкой и неповрежденной даже в зонах высоких-скоростей. Полимер не является металлом, поэтому не загрязняет ванну ионами металлов.
Токсичность и соответствие нормативным требованиям
Свинец – токсичный тяжелый металл. Он регулируется в большинстве промышленно развитых стран, и его использование в гальваническом оборудовании все более ограничивается. Правила REACH Европейского Союза ограничивают содержание свинца во многих применениях. OSHA в США устанавливает строгие пределы воздействия свинца на рабочем месте.
Свинцовый погружной нагреватель в хромированном резервуаре представляет несколько рисков. Во время технического обслуживания можно прикоснуться к поверхности свинца, подвергая рабочих воздействию свинца. Свинец может загрязнить ванну, детали и поток отходов. Утилизация вышедшего из строя свинцового нагревателя регулируется как опасные отходы.
ПТФЭ не-токсичен и не регулируется правилами. Он не подвергает рабочих воздействию опасных материалов, не загрязняет ванну и может утилизироваться как обычные промышленные отходы. Регуляторное бремя свинца устранено.
Теплопередача и плотность ватт
Более высокая теплопроводность свинца позволяет ему работать при более высокой плотности мощности, чем у ПТФЭ. Свинцовый нагреватель может обеспечить ту же мощность в меньшем корпусе. В резервуарах с ограниченным пространством для обогрева это может быть существенным преимуществом.
Более низкая плотность мощности ПТФЭ означает, что для той же мощности требуется большая площадь поверхности. ПТФЭ-нагреватель мощностью 6 кВт и плотностью 1,2 Вт/см² требует площади поверхности 5000 см²-, что примерно в три-четыре раза превышает площадь поверхности свинцового нагревателя той же мощности. В больших хромированных резервуарах обычно имеется дополнительное пространство. В компактных танках его может не быть.
| Параметр | Свинцовый нагреватель | ПТФЭ нагреватель | Примечания |
|---|---|---|---|
| Плотность ватт | 3–5 Вт/см² | 1,0–1,5 Вт/см² | Свинец более компактен. |
| Площадь поверхности для 6 кВт | 1200–2000 см² | 4000–6000 см² | ПТФЭ требует больше места |
| Время нагрева- | Быстрый | Умеренный | Лидер отвечает быстрее |
| Контроль температуры | Хороший | Хороший | Сопоставимый |
| Срок службы | 8–12 лет | 5–8 лет | Свинец служит дольше, если не разрушается |
| Обслуживание | Частая чистка, устранение эрозии | Периодическое удаление накипи | ПТФЭ требует меньшего обслуживания |
Сравнение характеристик свинцовых и ПТФЭ нагревателей при хромировании
Когда ПТФЭ — лучший выбор
ПТФЭ является лучшим выбором для большинства применений хромирования. Он устраняет токсичность свинца и проблемы с регулированием, противостоит эрозии, не загрязняет ванну и требует меньшего обслуживания. Его более низкая плотность ватт требует большей площади поверхности, но большинство резервуаров для хромирования имеют достаточно места.
ПТФЭ особенно эффективен в зонах с интенсивным-потоком, где происходит эрозия свинца, в резервуарах, где чистота ванны имеет решающее значение, а также на объектах, на которых распространяются правила по свинцу.
Когда еще можно рассмотреть вопрос о свинце
Свинец по-прежнему можно использовать в тех случаях, когда пространство для нагревателя крайне ограничено и для обеспечения требуемой мощности необходима более высокая плотность свинца. Его также можно рассматривать в тех случаях, когда первоначальная стоимость является доминирующим фактором и нормативное бремя является управляемым.
Однако тенденция в отрасли отходит от лидерства. Регулирующее давление, проблемы безопасности, а также доступность ПТФЭ и других альтернатив вытесняют свинец из хромирования.
Когда ни один материал не подходит для применения
Некоторые применения хромирования требуют плотности ватт или температурных характеристик, которые не могут обеспечить ни свинец, ни ПТФЭ. В этих случаях можно рассмотреть карбид кремния или титан, хотя оба имеют ограничения при использовании хромовой кислоты. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с низкой удельной мощностью, большой площадью поверхности и компактной многоходовой-конструкцией предназначена для применений, где пространство ограничено и свинец недопустим. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, рабочая температура, размеры резервуара и требуемая мощность.
